专利名称：浓缩蕃茄汁的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及浓缩蕃茄汁的设备。
背景技术：
通常在浓缩蕃茄汁时采用多效式浓缩设备，它依靠蒸发浆汁含水量，非常短暂地达到了浓缩，通过在单次设备效应中调节不同量的温度和压力(降压)来实现。该设备作用良好，但结构比较复杂，并且因为在各个效应中温度和压力的量级均非常重要，故需要精确调节。另外，为了得到良好的设备性能，某些效应的温度不得不较高，对产物本身可能有负面影响。
现有技术包含降膜浓缩设备，它包括设有垂直管束的蒸发器，其中设置许多管子，管端分别插在上板和下板的两个平行板上，使得管子上端通入产物的入口区，而管子的下端通入称为分离室的蒸发器底区，其中浆汁因自蒸发(蒸浓)而脱水、冷却、并被排出送到后续的操作。管子被封闭在一个套筒中，一般为圆柱形，并且被两个平行板所界定，其内部循环着加热流体，该加热流体一般是由锅炉产生的蒸汽，接着被用于对其进行降温和降压的特殊阀门分层，使温度和压力达到希望值。这样，管子的外表面被加热流体接触，而内表面被产物的降膜占有，从而在加热时以蒸汽方式脱水，因此被浓缩。在这种设备中，管束往往被分成两个或更多段，它们均封闭在蒸发器的套筒中，因此均在相同温度下工作。此时，通过设在管束之内的回流管，从第一管段降落并到达分离室的产物回流到管束的顶部；在向上回流时，由于蒸发而在分离室中已冷却的产物再次被加热，虽然通常为比分离室内饱和温度稍低的温度；一旦到达蒸发器的顶部，使产物落入下段。一旦已经通过最后一段，则从分离室抽取产物。现有技术中已经开发了这些设备及其操作方法。
相对于多效式浓缩设备，以上这些设备易于调节和可以在较低温度下工作，一般用于低黏性的产物，例如纯浆汁或乳汁，但不适用于高黏度产物和具有大量糖分和纤维的产物，例如蕃茄汁。虽然这些设备无疑很简单，但存在一些缺点不能保证产物沿着管壁均匀分布，以及在产物沿管子内壁降落时，很难调节产物降膜的厚度。虽然做了很多努力来调节产物入口供应或者调节产物在上板(产物从上板分配到各个管子中)上的分配，但实际上很难按任何可靠而满意的方式调节降膜的厚度。另外，在管内生成的蒸汽不足以保证产物沿着管子内壁正常降落，特别是在接着第一管段之后的管子中，在那里由于在前面通路中已经达到的浓度，产物具有较大密度和比蒸发器工作温度稍低的温度(因为在产物向上回流时没有达到蒸发器的内部温度)。
发明内容
本发明的主要目的是提供用于浓缩蕃茄汁的设备来消除现有技术中的缺点，它调节简单，能够在比多效式设备所需温度更低的温度下工作。
本发明的一个优点是能够优化整个设备操作所需的能源。
这些目的和优点以及其他目的和优点均被本发明达到，如在所附权利要求中所表征。
以下详细的描述将更好地呈现本发明的其他特征和优点，描述按照本发明的一个优选的但不是唯一的实施例来进行，仅采用附图中的非限定例子来说明，其中
图1是本发明设备的实施例的示意图；图2表示图1蒸发器的管段细节。
参照附图，1概括表示了一个总体上为已知类型的蒸发器，设有一个外套筒，该外套筒一般为圆柱形，内部有加热流体。在蒸发器内部、更确切地在外套筒、上板4和下板5所界定的蒸发器中心部分1a，设置由垂直管子3构成的管束，其中循环着承受浓缩的蕃茄汁。管子区分为用于蕃茄汁的回流管3r和降落管3s，这将在以下更详细地描述。
蕃茄汁入口和分配区4a位于蒸发器中，在上板4之上。入口4a在上面被分配板4b所界定。还有一个在下板5之下的底区，或分离室5a，在该室中收集从管子3降落的蕃茄汁，并且从那里抽出已浓缩的蕃茄汁，这将在以下更好说明。管子3的下端插在下板5上；管子3s的上端插在上板4上，而管子3r的上端越过上板4并且连通分配板4b，分配板4b设有孔，蕃茄汁通过孔降落，并且在进入管子3s和落向蒸发器的室5a之前，分配在入口区4a中。
分隔壁12和13位于区4a和5a中，能够把管子3再分成许多段3a，3b，3c，3d，蕃茄汁在其中连续地循环。蒸发器具有多个(在所示实施例中为4个)“串联”设置的管段；但是管束的所有管子均包含在蒸发器中心部分1a的套筒2中，因此在外部受到与中心区相同的温度。由于在从一段到另一段过程中被加工的产物脱水(由于蒸发或自蒸发)，以及浆汁流速减小，每个段具有的管子数目比上一段少。
设备还包括再循环的装置，在优选实施例中由已知类型的泵6a，6b，6c代表，它们把蕃茄汁从分离室的一个段，通过回流管3r送入下一段的入口区，由此为通过各个管段的蕃茄汁建立了“串联”的通路。
本发明的设备还包括一个已知类型的压缩机8，它吸取来自蒸发器的分离室5a区域的蒸汽，压缩它，并且将其引入包含管束的蒸发器中心部分1a。
但是，如上所述，至此所描述的设备部分均是已知类型，通常用于浓缩纯浆汁，对于这种浆汁，这类设备不具存在过多的问题。
设备还包括一个已知类型的燃气涡轮9，它被来自一个一般在约12巴压力下的锅炉10的流通蒸汽起动，并且起动压缩机8。来自涡轮的排出蒸汽通常在约1.3巴压力，用作设备工作所需的加热流体。
设备还包括一个热交换器7，例如已知类型的管束交换器，它设在蒸发器1之外并且由加热流体供应。热交换器分成许多段7a，7b，7c，当蕃茄汁从蒸发器1的管段3a，3b，3c排出时，用泵6a，6b，6c送入7a，7b，7c的每个段。在蕃茄汁送入后续段之前，在热交换器7内将其加热到与套筒2内部，即与蒸发器1的中心部分1a相同的温度。应注意到，可以采用许多热交换器来替代分成几个段的热交换器，并且可以采用与这里举例所示热交换器不同的类型。
在蒸发器1外面还包括一个或几个图中未表示的热交换器，在新鲜蕃茄汁送入蒸发器1的第一段之前在其中加热。
一个已知类型的蒸汽喷射器11包括在本发明的设备中。喷射器11的主要流体是从涡轮9排出的蒸汽。喷射器从包含管束的蒸发器1的中心部分1a抽取加热流体；从喷射器11排出的流体用作热交换器7的加热流体。
现在描述设备的运行工作。
在包括管束的蒸发器1的中心部分1a中，套筒内温度保持在72℃至80℃之间，特别是在约75℃的量级，这个温度已经证明对设备的良好运行特别有效。蒸发器1的分离室5a内部温度保持在67℃至75℃之间，特别是约70℃，这个温度已经证明对设备的良好运行特别有效。由蒸汽使之饱和的这些区域内的相对压力(减压)，由蒸汽饱和图确定。
在中心区1a，即在套筒2之内，依靠来自涡轮9出口的蒸汽喷射，得到所希望的温度；依靠常规的浓缩物抽取系统抽取浓缩物，同时用喷射器11在中心部分1a的下区中抽取未凝结的蒸汽，用作热交换器7的加热流体。在分离室5a中，依靠由压缩机8实现的蒸汽抽取，得到所希望的温度，使得区域中的压力下降，造成产物的自蒸发和温度的降低；在包含管束的套筒2内部，即蒸发器1的中心区1a中，与来自涡轮9的蒸汽一起，送入由压缩机8压缩的蒸汽。
在由来自喷射器11的蒸汽供应的预加热器中，新鲜产物已经加热到温度75℃(或者无论如何加热到套筒2内的温度)之后，通过管束3第一段的回流管3r被送入分配板4b的第一段；产物从板4b的孔到达浆汁的入口区4a，并且从那里沿着管束第一段3a的管子3s的内壁降落。在降落时，与管壁热交换的浆汁产生蒸发的蒸汽；该蒸汽在管内落向蒸发器的分离室5a(蒸汽从那里被压缩机8抽出，由此降低了蒸汽压力)，确定了浆汁沿着管壁的正常降落，并且保持最佳程度的浆汁黏度。
当浆汁到达与第一管段相应的分离室5a的段中时，浆汁由自蒸发进一步浓缩，接着冷却到在所说明例子中为70℃的温度。泵6a把浆汁从分离室5a取出，送到热交换器7的段7a，在那里被加热到75℃温度，并且引入第二管段3b的回流管中，按照上述相同的方式，送它通过蒸发器的所有管段。
一旦浆汁已经到达分离室5a的最后一段，在所说明和描述的例子中相应于第四管段3d，取出浓缩的浆汁送到后续的加工操作。例如，采用本发明的设备，初始密度为4.5Brix(白利糖度)的浆汁最终密度成为8.5Brix。
依靠蒸发器1外部的热交换器实现了在从一个管段到下一个管段的通路中对浆汁的加热，从而能够正确确定进入各管段的浆汁温度，这在现有技术的设备中不易得到，因为现有的设备仅使浆汁通过蒸发器1内的回流管。当浆汁在降落管中降落时，蒸发生成的蒸汽的产生被精确控制，并且足以保证浆汁沿管子的正确降落和管子内壁上产物所希望的黏度。这样，即使对于富有糖分和/或纤维的浓浆汁，如蕃茄汁，浓缩设备也会很好工作，并且可以容易和精确地进行调节。
依靠本发明设备的专门实现方式，可使降膜式蒸发器用于蕃茄汁的浓缩，使得能够在比多效式浓缩设备所需温度(高于90℃)明显低的温度下浓缩蕃茄汁，从而得到浓缩浆汁质量的改进。
另外，本发明采用了燃气涡轮，燃气涡轮利用锅炉中产生的蒸汽来起动压缩机，但蒸汽还被分层，使压力适于引入蒸发器，与采用电机起动压缩机的常规设备相比，这一切构成了可观的能量节省。因此浓缩设备的电气设备被大大简化，这是一个非常有用的结果，因为由于这些设备通常存在很大的湿度，电气设备一直是一个较敏感的部件。
权利要求
1.一种浓缩蕃茄汁的设备，其中它包括设有外套筒(2)的已知类型的蒸发器(1)，在套筒(2)中循环着加热流体，套筒包围着垂直的管束(3)，管束设在蒸发器(1)的中心部分(1a)，管中循环着蕃茄汁，管子(3)被分成许多段(3a，3b，3c，3d)，各段均在相同温度和压力下工作，管中蕃茄汁连续地循环；上板(4)和下板(5)，与套筒(2)一起界定了中心部分(1a)，管子(3)两端插在上板(4)和下板(5)上，使得管子上端通入分配蕃茄汁的蒸发器(1)的入口区(4a)，且管子(3)下端通入作为蒸发器(1)的分离室(5a)的底区；已知类型的循环装置(6a，6b，6c)，用于从分离室(5a)的一段取出蕃茄汁，并且把蕃茄汁送到后续段的入口区；至少一个已知类型的热交换器(7)，设置在蒸发器(1)之外，分成许多段(7a，7b，7c)，在每一段中，从蒸发器(1)的管段(3a，3b，3c)排出的蕃茄汁在送到后续段之前，加热到与蒸发器(1)的中心部分(1a)相同的温度。
2.权利要求1的设备，其中包括已知类型的压缩机(8)，用于从蒸发器(1)的分离室(5a)抽取蒸汽，并且压缩蒸汽和把蒸汽引入蒸发器(1)的中心部分(1a)；已知类型的燃气涡轮(9)，被来自锅炉(10)的流通蒸汽作为动力，起动压缩机(8)；从燃气涡轮(9)排出的蒸汽，构成了设备工作所需的加热流体。
3.权利要求2的设备，其中它包括已知类型的蒸汽喷射器(11)，它的主要流体是来自燃气涡轮(9)排出的蒸汽，蒸汽喷射器(11)从蒸发器(1)的中心部分(1a)抽取加热流体；从蒸汽喷射器(11)排出的流体，构成了热交换器(7)的加热流体。
4.权利要求1的设备，其中蒸发器中心区(1a)内的温度在72℃和80℃之间；蒸发器(1)的分离室(5a)内的温度在67℃和75℃之间。
全文摘要
浓缩蕃茄汁的设备采用了已知类型的降膜式蒸发器(1)，它具有包围着垂直的管束(3)的外套筒(2)，管子(3)被分成许多段(3a，3b，3c和3d)，其中连续地循环着蕃茄汁，蒸发器(1)与一个已知类型的热交换器(7)组合，热交换器(7)设置在蒸发器(1)之外，分成许多段(7a，7b和7c)，当蕃茄汁在引入到后续段之前从蒸发器(1)的管段(3a，3b，3c)排出时，在每一段(7a，7b，7c)中循环和加热。设备还包括一个已知类型的压缩机(8)，它从作为蒸发器(1)的分离室(5a)的底区抽取蒸汽，压缩蒸汽和把蒸汽再引入蒸发器(1)的中心部分(1a)。压缩机(8)被已知类型的燃气涡轮(9)起动，接着涡轮(9)被来自锅炉(10)的新蒸汽起动。从燃气涡轮(9)排出的蒸汽构成了设备工作所需的加热流体。
文档编号B01D1/28GK1842278SQ200480024681
公开日2006年10月4日 申请日期2004年7月29日 优先权日2003年9月19日
发明者R·卡泰利 申请人:罗西&卡泰利股份有限公司